高考化学 专题18 化学平衡状态高频考点专练.docx

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高考化学专题18化学平衡状态高频考点专练

专题18、《化学平衡状态》专练

1、高考真题再现

1、（2018年北京卷进-7）我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。

该历程示意图如图。

下列说法不正确的是（　　）

A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%

B．CH4¡úCH3COOH过程中，有C—H键发生断裂

C．①¡ú②放出能量并形成了C—C键

D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率

2、（2018年天津卷-5）室温下，向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸，溶液中发生反应：

C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。

已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量

B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br

C．若反应物均增大至2mol，则两种反应物平衡转化率之比不变

D．若起始温度提高至60℃，可缩短反应达到平衡的时间

3、（2018年江苏卷-13）根据下列图示所得出的结论不正确的是（　　）

A．图甲是CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）的平衡常数与反应温度的关系曲线，说明该反应的¦¤H＜0

B．图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c（H2O2）随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小

C．图丙是室温下用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1某一元酸HX的滴定曲线，说明HX是一元强酸

D．图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2＋达到沉淀溶解平衡时，溶液中c（Ba2＋）与c（SO

）的关系曲线，说明溶液中c（SO

）越大c（Ba2＋）越小

4、（2018年高考全国卷进II-27）CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。

回答下列问题：

（1）CH4-CO2催化重整反应为：

CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）。

已知：

C（s）＋2H2（g）===CH4（g）

¦¤H＝－75kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　¦¤H＝－394kJ·mol－1

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　¦¤H＝－111kJ·mol－1

该催化重整反应的¦¤H＝________kJ·mol－1。

有利于提高CH4平衡转化率的条件是________（填标号）。

A．高温低压　　　　　　　B．低温高压

C．高温高压D．低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________mol2¡¤L－2。

（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。

相关数据如下表：

①由上表判断，催化剂X________Y（填¡°优于¡±或¡°劣于¡±），理由是________。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是________（填标号）。

A．K积、K消均增加

B．v积减小、v消增加

C．K积减小、K消增加

D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k¡¤p（CH4）·[p（CO2）]－0.5（k为速率常数）。

在p（CH4）一定时，不同p（CO2）下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则pa（CO2、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为________。

5、（2018年全国高考全国卷III-28-（3））三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。

回答下列问题：

对于反应2SiHCl3（g）===SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g），采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343K时反应的平衡转化率¦Á＝________%。

平衡常数K343K＝________（保留2位小数）。

②在343K下：

要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。

③比较a、b处反应速率大小：

va________vb（填¡°大于¡±¡°小于¡±或¡°等于¡±）。

反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的

＝________（保留1位小数）。

2、专项练习

1、下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是（　　）

A．化学反应的焓变与其反应的方向无关

B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向

C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行

D．焓变为负值的反应都能自发进行

2、下列自发反应可用焓判据来解释的是（　　）

A．2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）

¦¤H＝56.7kJ·mol－1

B．（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）

¦¤H＝74.9kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

¦¤H＝－571.6kJ·mol－1

D．CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）

¦¤H＝178.2kJ·mol－1

3、下列反应中，一定不能自发进行的是（　　）

A．2KClO3（s）===2KCl（s）＋3O2（g）

¦¤H＝－78.03kJ·mol－1　¦¤S＝1110J·mol－1¡¤K－1

B．CO（g）===C（s，石墨）＋

O2（g）　¦¤H＝110.5kJ·mol－1　¦¤S＝－89.36J·mol－1¡¤K－1

C．4Fe（OH）2（s）＋2H2O（l）＋O2（g）===4Fe（OH）3（s）　¦¤H＝－444.3kJ·mol－1　¦¤S＝－280.1J·mol－1¡¤K－1

D．NH4HCO3（s）＋CH3COOH（aq）===CO2（g）＋CH3COONH4（aq）＋H2O（l）　¦¤H＝37.30kJ·mol－1　¦¤S＝184.0J·mol－1¡¤K－1

4、下列各图中，表示2A（g）＋B（g）2C（g）（正反应放热）这个可逆反应的正确图像为（　　）

5、在容积可变的密闭容器中存在如下反应：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　¦¤H<0，下列分析中不正确的是（　　）

A．图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响

B．图Ⅱ研究的是t0时增大压强（缩小容积）或使用催化剂对反应速率的影响

C．图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲使用了催化剂

D．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高

6、已知：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　¦¤H＝－92.4kJ·mol－1。

在相同温度下，相同容积的恒容容器中，实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：

容器编号

起始时各物质的物质的量/mol

达到平衡时体系能量的变化

平衡时氨气的体积分数

N2

H2

NH3

①

1

3

0

放出热量：

23.15kJ

W1

②

0.9

2.7

0.2

放出热量：

QkJ

W2

则下列关系中正确的是（　　）

A．W1＞W2，Q＜23.15B．W1＝W2，Q＝23.15

C．W1＜W2，Q＞23.15D．W1＝W2，Q＜23.15

7、已知可逆反应：

4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）　¦¤H＝－1025kJ·mol－1。

若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（　　）

8、如图曲线表示其他条件一定时，反应2NO＋O2¯ð¯ñ2NO2（正反应为放热反应）达到平衡时NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v正＞v逆的点是（　　）

A．a点B．b点C．c点D．d点

9、某化学科研小组研究合成氨：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　¦¤H<0，在其他条件不变时，改变某一条件时对化学平衡的影响，得到如下图像，以下对应选项中正确的是（　　）

A．甲对应的是在t1时恒压条件下，通入NH3

B．乙对应的是氨气在恒容、不同温度下的百分含量

C．丙对应的是在恒容条件下，反应速率与温度的关系

D．丁对应的是N2转化率与温度（T1>T2）、压强的关系

10、汽车尾气中NO产生的反应为N2（g）＋O2（g）===2NO（g）。

一定条件下，等物质的量的N2（g）和O2（g）在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。

下列叙述正确的是（　　）

A．温度T下，该反应的平衡常数K＝

B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小

C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂

D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的¦¤H<0

11、向一个绝热恒容密闭容器中通入CO（g）和H2O（g），一定条件下使反应CO（g）十H2O（g）CO2（g）＋H2（g）达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示，由图可得出的正确结论是（　　）

A．反应物浓度：

a点小于c点

B．c点反应进行的程度最大

C．该反应的正反应为吸热反应

D．¦¤t1＝¦¤t2时，H2的产率：

a～b段小于b～c段

12、在温度相同、容积均为2L的3个恒容密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温，测得反应达到平衡时的有关数据如下，下列说法正确的是（　　）

已知N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　¦¤H＝－92.4kJ·mol－1

容器

甲

乙

丙

反应物投入量

1molN2、3molH2

2molN2、6molH2

2molNH3

NH3的浓度/mol·L－1

c1

c2

c3

反应的能量变化

放出Q1kJ

放出Q2kJ

吸收Q3kJ

体系压强/Pa

p1

p2

p3

反应物转化率

¦Á1

¦Á2

¦Á3

A.2p1＝2p3

B．达到平衡时丙容器中NH3的体积分数最大

C．¦Á2＋¦Á3<1

D．Q1＋Q3＝92.4

13、将一定体积的SO3（g）充入恒容的密闭容器中，发生反应2SO3（g）2SO2（g）＋O2（g）并达到平衡；保持温度不变，再充入相同体积的SO3（g），达到新平衡后，与原平衡相比，下列值减小的是（　　）

A．平均相对分子质量

B．SO3（g）的转化率

C．c（SO3）/c（SO2）

D．c2（SO3）/[c2（SO2）·c（O2）]

参考答案

1、高考真题再现

1、【答案】D　

2、【答案】D

【解析】加入NaOH，c（HBr）减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60℃，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间，D项错误。

3、【答案】C　

【解析】图甲中，温度升高，lgK减小，即K减小，说明升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，A项正确；图乙中，曲线的斜率的绝对值逐渐减小，说明随着反应进行，H2O2分解速率逐渐减小，B项正确；图丙中，没有滴入NaOH溶液时，0.1000mol·L－1HX溶液的pH小于3，则HX为一元弱酸，C项错误；图丁中，曲线上的点均为沉淀溶解平衡的点，c（SO

）与c（Ba2＋）成反比，D项正确。

4、【答案】　

（1）247（2分）　A（2分）　

（2分）

（2）①劣于（2分）　相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大（2分）　AD（2分）

②pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）（2分）

【解析】

（1）将已知中3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③¡Á2－①－②得该催化重整反应的¦¤H＝（－111×2＋75＋394）kJ·mol－1＝＋247kJ·mol－1。

由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行。

根据平衡时消耗的CO2为1mol×50%＝0.5mol，则消耗的CH4为0.5mol，生成的CO和H2均为1mol，根据三段式法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75mol·L－1、0.25mol·L－1、0.5mol·L－1、0.5mol·L－1，则平衡常数K＝

＝

mol2¡¤L－2。

（2）①从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息¡°反应中催化剂活性会因积碳反应而降低¡±可知催化剂X劣于催化剂Y。

结合图示可知500～600℃随温度升高积碳量增加，而600～700℃随温度升高积碳量减少，故随温度升高，K积和K消均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故A、D正确。

②由该图象可知在反应时间和p（CH4）相同时，图象中速率关系va＞vb＞vc，结合沉积碳的生成速率方程v＝k¡¤p（CH4）·[p（CO2）]－0.5，在p（CH4）相同时，随着p（CO2）增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：

pc（CO2）＞pb（CO2）＞pa（CO2）。

5、【答案】　①22（2分）　0.02（2分）

②及时移去产物（1分）　改进催化剂（1分）　提高反应物压强（浓度）（1分）

③大于（1分）　1.3（3分）

2SiHCl3（g）===SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）

开始/moly00

转化/mol0.22y0.11y0.11y

平衡/mol0.78y0.11y0.11y

代入k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4得，k正0.782＝k逆0.112，

＝

　①

在a处SiHCl3的转化率为20%，根据三段式法得

2SiHCl3（g）===SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）

开始/moly00

转化/mol0.2y0.1y0.1y

a处/mol0.8y0.1y0.1y

则

＝

＝

¡Á

，将①代入计算得出v正/v逆＝1.3。

2、专项练习

1、【答案】C

【解析】可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号（变化趋势）相反，A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。

2、【答案】C

【解析】从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。

3、【答案】B

【解析】根据¦¤H－T¦¤S<0能发生自发反应来解答。

4、【答案】A

5、【答案】C

【解析】C项，使用催化剂对平衡移动无影响，但能使化学反应速率加快。

6、【答案】D

【解析】经计算可知容器①和②中的平衡状态为等效平衡，则W1＝W2，但放出的热量决定于N2和H2实际消耗量，故Q＜23.15。

7、【答案】D

【解析】升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故A正确，D错误；B项，增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故正确；C项，有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故正确。

8、【答案】C

【解析】a、c点均未达到化学平衡状态，其中若c点达到平衡状态时，NO的转化率应增大，所以v正＞v逆。

9、【答案】B

【解析】恒压条件下充入NH3，平衡不移动，v正＝v逆，与题给图像甲不符，故A项不正确；T2温度反应先平衡，反应速率大，故T2>T1，升高温度，平衡向吸热方向移动，即逆向移动，NH3%减小，与题给图像乙相符，故B项正确；图丙中v正和v逆相交表示v正＝v逆，此时反应达到平衡，升高温度，平衡向吸热方向移动，v正

10、【答案】A

【解析】N2和O2的起始浓度都为c0，平衡浓度都为c1，NO的起始浓度为0，平衡浓度为2（c0－c1），则K＝

，A正确；由于反应是在恒容密闭容器中进行，气体总质量和气体总体积都不变，所以密度始终不变，B错误；如果加入催化剂，化学反应速率会加快，但不会改变平衡浓度，C错误；据图可知，b比a更早达到平衡，升高温度，达新平衡时N2的浓度减小，表示平衡右移，所以正方向为吸热反应，¦¤H>0，D错误。

11、【答案】D

12、【答案】D

【解析】甲容器投入1molN2、3molH2，丙容器投入2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与丙容器是等效平衡，各组分的物质的量、百分含量、转化率等完全相等；而甲容器投入1molN2、3molH2，乙容器加入2molN2、6molH2，乙中加入量是甲中的2倍，如果恒温且乙容器容积是甲容器的2倍，则甲容器与乙容器为等效平衡，所以乙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器2倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是气体体积减小的反应，缩小容器体积，相当于增大压强，平衡正向移动，所以乙中氮气、氢气转化率大于甲的，平衡后乙中氨气含量最高，因此B错误；A项，由上述分析知，甲与丙为等效平衡，p1＝p3，乙中投料量为甲的2倍，恒温恒容下，乙中相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，所以乙中压强减小，小于甲的2倍，即2p1＝2p3>p2，错误；C项，丙容器中加入2molNH3，最后达到和甲相同的平衡状态，若平衡不移动，则转化率¦Á1＋¦Á3＝1；乙容器投入2molN2、6molH2，相当于增大压强，平衡正向移动，¦Á2增大，所以转化率¦Á2＋¦Á3>1，错误；D项，甲投入1molN2、3molH2，丙中投入2molNH3，则甲与丙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与丙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故Q1＋Q3＝92.4，正确。

13、【答案】B